Задания по физике для учащихся 11 класса (заочной) средней

Задания по физике для учащихся 11 класса (заочной) средней школы.
В 11 классе учащиеся в соответствии программой по физике должны сдать 5 зачетов.
Зачет №1. « Основы молекулярно- кинетической теории газов», «Влажность воздуха».
Зачет №2. «Основы термодинамики».
Зачет №3. « Основы электродинамики».
Зачет №4. «Законы постоянного тока. Электрический ток в различных средах».
Зачет №5. «Магнитное поле».
При оценке письменных зачетных работ, содержащихся в «Заданиях», учитывается число (в
%) правильно решенных задач. Оценка «5» предполагает успешное выполнение более 85%
работы, «4» - от 75% до 85%, «3» - от 50 до 75%. В остальных случаях учащимся дают
консультации и предлагают дополнительные задания.
При выполнении зачетной работы используйте образцы решения задач, приводимые в
«Заданиях». Если возникнут затруднения, необходимо на индивидуальной консультации
обратиться за разъяснением к учителю.
На зачете вы должны уметь защитить зачетную работу: ответить на теоретические вопросы,
объяснить решение задач, показать применение физики в технике.
Зачет №1. «Основы молекулярно- кинетической теории газов».
(сентябрь- октябрь).
Что надо знать и уметь к зачету.
Понятия: макроскопическое тело, тепловое движение, количество вещества, моль, молярная
масса, число Авогадро, нормальные условия газа, идеальный газ, постулаты МКТ,
макроскопические параметры газа, температура.
Следует запомнить и уметь объяснить формулу Е= 3/2 kT и ее физический смысл, объяснить
смысл основного уравнения МКТ газов. Надо уметь , пользуясь таблицей Менделеева,
находить относительную молекулярную массу вещества, знать уравнение Менделеева –
Клапейрона: РV=mRT/М, получить из этой формулы частные газовые законы, объяснить
смысл каждого закона, начертить график, знать закон Дальтона.
Важно знать, что такое ионная решетка, атомная решетка, молекулярная решетка,
металлическая решетка.
Понятия: плавление, кристаллизация, количество теплоты, сублимация, уравнение теплового
баланса, фазовые переходы вещества, влажность воздуха и точка росы.
Ответьте на вопросы:
1. Перечислите постулаты МКТ в современной формулировке.
2. Объясните смысл каждого газового закона, начертите график и обоснуйте. Приведите
примеры из техники, иллюстрирующие газовые законы.
3. Дайте сравнительную характеристику твердых, жидких и газообразных веществ.
4. Перечислите четыре типа кристаллических решеток.
Примеры решения задач.
Задача №1. Найти число молекул в 2кг углекислого газа.
Решение.
Масса одной молекулы mo=M/Na, где Na - число Авогадро Na=6,02•10²³ 1/моль
Число молекул N=m•Na/M=270•10²³молекул.
Задача №2. Как можно объяснить исчезновение дыма в воздухе?
Решение:
Частицы дыма, попадая в воздух, начинают участвовать в броуновском движении и
удаляются друг от друга. Таким образом, объем, занимаемый дымом, увеличивается,
плотность дыма уменьшается. Дым исчезает в воздухе.
Задача №3. Для измерения температуры рекомендуют держать термометр под мышкой в
течение 5-8 мин. Почему нет смысла держать его большее время?
Решение. При определении температуры между телом и термометром должно наступить
тепловое равновесие. Время 5-8 минут достаточно для наступления теплового равновесия
между телом человека и термометром.
Задача № 4. В баллоне емкостью 25,6л находится 1,04кг азота при давлении 3,5МПа.
Определить температуру газа.
Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева – Клапейрона: PV=mRT/М, отсюда
определим температуру: Т=PVM/mR;
Т=[Пa·м³·кг·моль °/кг·Дж·моль=H·м³·°K/м³·H·м=K]
Т=290К или t=290°­273°=17°C
Ответ: Т=290К.
Задача № 5. При нормальных условиях масса газа 738,6мг, а объем 8,205л. Какой это газ?
Решение: При нормальных условиях давление Р=101кПа и Т=273К; 1л=0,001м³; 1кПа=10³Па.
Из уравнения Менделеева – Клапейрона найдем молярную массу: М=mRT/PV=0,002кг/моль.
Пользуясь таблицей Менделеева определяем, что данную молярную массу имеет водород.
Ответ: водород.
Задача №6. Определите абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в
нем 14кПа, а температура 60°C.
Решение: Абсолютная влажность воздуха определяется плотностью водяного пара при данной
температуре. Воспользуемся уравнением Менделеева – Клапейрона:
РV = mRT/М, так как  = m/V , откуда  =МР/RT, где М – молярная масса водяного пара,
равная молярной массе воды, т.е. М=0, 018кг/моль; 1кПа=10³Па; так как t=60°C‚ то
Т=60°+273K=333K;  =МР/RT=0‚091кг/м³.
Ответ:  =0,091кг/м³.
Задача №7. По гигрометру обнаружено появление росы при температуре 10°C. Какова
относительная влажность воздуха, если его температура 15°C?
Решение: При точке росы пары становятся насыщенными. По таблице можно определить
парциальное давление насыщенных паров при температуре 10°C(283K) и давление Po при
температуре 15°C(288K). Получим: Po=1‚71·10³Па; P=1‚22·10³Па. Отсюда:  =P/Po·100%;
 =1‚22·10³/1‚7·10³·100%=71%.
Ответ:  =71%.
Задача №8. Можно ли пользоваться психрометром на «сквозняке» или на улице на ветру?
Ответ: На ветру жидкость испаряется быстрее, поэтому на ветру показания влажного
термометра уменьшаются. Следовательно, расчеты будут неправильными и пользоваться
психрометром нельзя.
Решите задачи:
№475Т. Иногда из водопроводного крана вода вытекает белая, будто молоко. Чем это
объясняется? (см. закон Б. Мариотта).
№492Т. Баллоны электрических ламп заполняют азотом при пониженной температуре и
давлении. Почему заполнение производят именно при таких условиях? (см. закон ГейЛюссака).
№642Т. Почему роса бывает обильнее после жаркого дня?
№436Р. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4кг?
Ответ: 200моль.
№441Р. Зная постоянную Авогадро, найти массу молекулы и атома водорода.
№477Р. Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200кПа и
температуре 240К его объем равен 40л?
Ответ:4моль.
№480Р. Какова масса воздуха в комнате размерами 6·4·3(м³) при температуре 20°C и давлении
1000гПа? Ответ:86кг.
№491Р. Газ при давлении 0,2МПа и температуре 15°C имеет объем 5л. Чему равен объем той
массы газа при нормальных условиях?
Ответ: 9,5л.
№511Р. Какой объем займет газ при 77°C‚ если при 27°C его объем был 6л?
Ответ: 7л.
№521Р. При температуре 27°C давление газа в закрытом сосуде было 75кПа. Каким будет
давление при температуре -13°C?
Ответ: 65кПа.
№524Р. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на
140К давление возросло в 1,5 раза?
Ответ: 7°C.
Зачет №2 по теме «Основы термодинамики».
При изучении этой главы особое внимание обратите на уяснение понятий «Q», «А», «U», т.е.
«количество теплоты», «работа», «внутренняя энергия». Повторите способы теплопередачи.
Объясните формулы Q=cm  t; Q=qm; C=mL; Q=m  . Необходимо подробно рассмотреть
первый закон термодинамики, который является законом сохранения энергии.
Действительно, если система замкнутая(работа внешних сил равна нулю и отсутствует
теплообмен с окружающими телами), то полная энергия системы сохраняется: Емех+Е= const;
где Емех- механическая энергия; Е- внутренняя энергия.
Первое начало термодинамики выражает математически зависимость внутренней энергии
системы(  Е) от выполненной над системой работы(А) и количества сообщаемой системе
теплоты(Q):  Е=Q+А. Укажите, в каких случаях A<0; A>0. Почему при нагревании
изолированных твердых тел и жидкостей практически все количество теплоты расходуется на
изменение внутренней энергии тела?
Проанализируйте применение первого закона термодинамики для следующих случаев: а)
нагревание воды на газе: А=0;  Е=Q, где Q-количество теплоты, переданное воде за счет
сгорания топлива; б) нагревание тел при ударе: Q=0;  =А.
Обратите внимание на то, что Q- это не внутренняя энергия тела, а только часть внутренней
энергии, которую тело отдает или получает при теплообмене. Нельзя говорить, что тело
содержит какое-то количество теплоты или работы, в то же время тело обладает определенной
внутренней энергией.
Необходимо подробно рассмотреть теоретические основы работы теплового двигателя циклический процесс изменения состояния газа и совершения им работы. Надо уметь объяснять
отдельные части графика – цикла Карно. Объясните формулы:  =Q1-Q2/Q1;   Т1-Т2/Т1.
Что нужно знать и уметь к зачету:
Понятия: теплообмен, количество теплоты, Работа в термодинамике, внутренняя энергия.
Четко сформулировать законы термодинамики, что показывает КПД теплового двигателя.
Ответьте на вопросы:
1. Сформулируйте первый закон термодинамики.
2. Какие процессы обратимы? Необратимы?
3. Как читается второй закон термодинамики?
4. Что показывает КПД теплового двигателя?
5. Перечислите правила знаков в термодинамике.
6. Укажите применение правила знаков при записи первого начала термодинамики в
конкретных случаях.
Примеры решения задач.
Задача №1. При быстром сжигании газа в цилиндре его температура повышается. Изменяется ли
при этом внутренняя энергия газа? Написать первый закон термодинамики для этого случая.
Решение. Процесс можно считать адиабатическим, так как сжатие газа происходит
быстро и теплообмен между газом и стенками цилиндра практически отсутствует: Q=0. При
сжатии газа его внутренняя энергия увеличивается: (он нагревается) за счет работы внешней
силы. Запишем первый закон термодинамики:
 Е=А +Q или  U=А+Q.
Q=0; поэтому  Е=А или  U=А.
Задача №2. При нагревании газа в цилиндре. Расширяясь, он толкает поршень. Написать первый
закон термодинамики для этого случая.
Решение. Первый закон термодинамики в общем виде:  U= А+Q;
Где Q – количество теплоты, переданное системе. В нашем случае Q>0¸ работа внешних сил
A<0¸ потому  U= Q – А; Q =  U+А, т. е. подводимое количество теплоты идет на изменение
внутренней энергии газа и совершение газом работы по перемещению поршня.
Задача №3. При нагревании газа его объем увеличился от 60 до 100дм³. Какую работу совершил
газ при расширении, если давление его осталось равным 0,4MПа?
Решение. Работа при изобарном процессе определяется по формуле: А= Р  V, откуда
A=400·10³(0¸1-0¸06)=16·10³Дж.
Задача №4. Температура пара в нагревателе паровой турбины 550°C, в холодильнике 37°C.
Определить максимальное теоретическое значение КПД паровой турбины.
Решение. Максимальное значение КПД определяется по формуле:  =Т1 – Т2/ Т1=(823К310К)/823К= 0,62 или 62%.
Задача №5. Трактор расходует в час 20кг дизельного топлива. Определить мощность двигателя
трактора, если его КПД 30%.
Решение. Количество теплоты, выделившейся при сгорании топлива Q =q m. За счет энергии,
выделившейся при сгорании топлива. совершена механическая работа А =  q m, где
q=42МДж/кг. Мощность двигателя N=A/t; N= q m /t =0,3·42· 10³·10³·20/36·10²=70·10³Вт.
Решите задачи:
№533Р. Какова внутренняя энергия 10 моль одноатомного газа при 27°C?
Ответ: 37,4 кДж.
№546Р. Какую работу совершил воздух массой 290г при его изобарном нагревании на 20К и
какое количество теплоты ему при этом сообщили?
Ответ: 1,7 кДж; 5,8кДж.
№548Р. Вычислить увеличение внутренней энергии 2кг водорода при повышении его
температуры на 10К.
Ответ: 200кДж.
№563Р. Для приготовления ванны емкостью 200л смешали холодную воду при10°C с горячей
водой при 60°C. Какие объемы той и другой воды надо взять, чтобы температура установилась
40°C?
Ответ: 80л и 120л.
№583Р. Свинцовая пуля летит со скоростью 200 м/с и попадает в земляной вал. На сколько
повысилась температура пули, если 78% кинетической энергии пули превратилось во
внутреннюю?
Ответ:120К.
№590Р. Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117°C, а холодильника 27°C.
Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1с, равно 60кДж. Вычислить КПД
машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1с, и мощность машины.
Ответ: 23%; 46кДж; 14кВт.
№594Р. Найти КПД тракторного двигателя, который развивает мощность 110кВт и расходует в
час 28кг дизельного топлива.
Ответ: 34%.
Зачет №3 по разделу «Основы электродинамики». (январь).
Что нужно знать и уметь к зачету:
Понятия: заряд, электризация, напряженность, потенциал, разность потенциалов,
электроемкость, энергия.
Закон сохранения электрического заряда, электрическое поле и его свойства, соединение
конденсаторов, энергия заряженного конденсатора, принцип суперпозиции полей, закон Кулона.
Решать задачи на применение закона Кулона, на применение формул, связывающих потенциал,
работу.
Ответьте на вопросы:
1. Что такое электрический заряд?
2. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Приведите примеры явлений, в
которых наблюдается этот закон.
3. Что называют точечным зарядом?
4. Запишите закон Кулона и объясните его.
5. В чем состоит принцип суперпозиции полей?
6. Что называют разностью потенциалов? Что такое напряжение?
7. Что называют электроемкостью двух проводников? Чему она равна?
8. Как определить энергию конденсатора?
9. Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?
Примеры решения задач.
Задача №1. Два положительных заряда q и 2q находятся на расстоянии 10мм. Заряды
взаимодействуют с силой 72мН. Как велик каждый заряд?
Решение: Запишем закон взаимодействия точечных зарядов в вакууме, то есть закон Кулона
F=k|q1|•|q2|/r²
Подставим в выражение силы данные задачи и определим заряд q:
F=kq·2q/r²=k·2q²/r², откуда q²=Fr²/2k или q =
Fr²/2k
Ответ: q1=2нКл; q2=4нКл.
Задача№2. С каким ускорением движется электрон в поле с напряженностью 10кВ/м?
Решение: Электрон движется с ускорением в электрическом поле. Воспользуемся вторым
законом Ньютона F=ma, где F- сила, действующая на тело, в данном случае на электрон. На
электрон со стороны поля действует сила, которую можно определить, зная напряженность поля
и величину заряда, то есть F=E•q=E•e, где e ­ заряд электрона.
Тогда E•e=ma, откуда определим величину ускорения электрона: a=Ee/m=1,76Пм/с².
Ответ: a=1,76Пм/с².
Задача №3. Электрон начал двигаться по направлению силовых линий однородного
электрического поля, напряженность которого 120В/м, имея начальную скорость 100км/с. Какое
расстояние пролетит электрон до момента, когда его скорость станет равной нулю? Какую
разность потенциалов прошел электрон?
Решение: На электрон со стороны электрического поля действует электрическая сила F=eE,
направление которой противоположно направлению силовых линий поля.
Эта сила сообщает электрону ускорение a, которое можно определить, используя второй закон
Ньютона, то есть F= ma; a=F/m; тогда a=eE/m;
Скорость и перемещение электрона при равнозамедленном движении определим по формулам:
S=  ot–at²/2,  =  o–at, т. к.  =0, t=  o/a; S=  ²/2a; тогда S=  ²·m/2·e·E;
По определению, разность потенциалов: U=A/q; работу по перемещению заряда можно
определить: A=F·Scos  , тогда U=F·S/q=F·S/l=e·E·S/l=E·S; тогда U=0,0288В.
Ответ: U=0,0288В.
Задача №4. Определить толщину диэлектрика конденсатора, электроемкость которого 1400пФ,
площадь покрывающих друг друга пластин 14см², если диэлектрик- слюда.
Решение: Электроемкость плоского конденсатора: C=  oS/d; где  - диэлектрическая
проницаемость среды;  o- электрическая постоянная. Расстояние между пластинами
конденсатора d=S  o/C=0,053мм.
Ответ: d=0, 053мм.
Решите задачи:
№679. На каком расстоянии друг от друга заряды 1мкКл и 10нКл взаимодействуют с силой
9мН?
Ответ: 10см.
№689. Заряды 90нКл и 10нКл расположены на расстоянии 4см друг от друга. Где надо
поместить третий заряд, чтобы он находился в равновесии?
Ответ: В 1см от меньшего и в 3см от большего заряда.
№698. С каким ускорением движется электрон в поле с напряженностью 10кВ/м?
Ответ: 1,76Пм/с².
№722. Найти значение каждого из двух одинаковых зарядов, если в масле на расстоянии 6см
друг от друга они взаимодействуют с силой 0,4мН. Диэлектрическая проницаемость масла
 =2,5.
Ответ: 20нКл.
№751. Какова емкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1,4кВ он получает
заряд 28нКл?
Ответ: 20пФ.
№765. Во сколько раз изменится энергия конденсатора при увеличении напряжения на нем в 4
раза?
Ответ: Увеличится в 16 раз.
№767. Конденсатору емкостью 10мкФ сообщили заряд 4мкКл. Какова энергия заряженного
конденсатора?
Ответ: 800нДж.
Вопрос: Что положено в основу устройства электростатической защиты?
Что нужно знать и уметь к зачету:
Важно усвоить, что электрический заряд является неотъемлемым свойством частиц - электронов
и протонов, которые входят в состав атомов любого тела. Наличие электрического заряда
проявляется в том, что заряженное тело взаимодействует с другим заряженным телом. Эта сила
взаимодействия зарядов отличается от силы гравитационного притяжения:
а) она может быть как силой притяжения, так и силой отталкивания;
б) для заряженных частиц сила электрического взаимодействия гораздо больше, чем
гравитационная сила.
Заряд и масса - различные свойства тела. Если сила гравитационного взаимодействия
зависит от массы тел, то сила электростатического взаимодействия связана со значением
зарядов этих тел.
Обратите внимание, что закон сохранения заряда  q= const справедлив только для
замкнутой системы.
Следует хорошо усвоить сущность закона Кулона – одного из основных законов
электростатики.
Обратите внимание на сходство и различие закона Кулона и закона всемирного тяготения:
а) одинаковая зависимость кулоновских сил и гравитационных сил от расстояния r;
б) законы справедливы для точечных зарядов и материальных точек;
в) силы центральные, то есть действуют вдоль прямой, соединяющей заряды или тела;
г) различная природа сил: кулоновская сила зависит от зарядов, гравитационная – от массы тел;
д) масса тел всегда величина положительная, а заряды имеют различный знак, поэтому в законе
Кулона заряды берут по модулю.
Необходимо знать определение, расчетные формулы напряженности, способы изображения
электрического поля с помощью силовых линий, принцип суперпозиции полей.
Зачет №4 по теме «Законы постоянного тока. Электрический ток в различных средах».
(февраль – март).
Обратите внимание на сущность закона Ома для участка цепи. Объясните, при каких условиях
даже небольшие напряжения (40В - 60В) могут быть опасными для человека.
Необходимо хорошо усвоить, что внутри источника тока действует одновременно сторонние
силы (электрического происхождения) и электрические силы. Однако ток в замкнутой цепи
создают только сторонние силы, которые внутри источников (генераторов на электростанциях,
аккумуляторов, гальванических элементов) перемещают заряды к полюсам и создают между
полюсами источника разность потенциалов. Разность потенциалов обусловливает образование
поверхностных зарядов вдоль проводника и возникновение стационарного электрического поля.
Важно знать, что электропроводимость различных сред обусловлена не только электронами,
но и положительными ионами.
Надо знать, как осуществляется ионизация газов, что является носителем зарядов в газах, как
образуется несамостоятельный заряд при наличии ионизатора и самостоятельный разряд без
внешнего ионизатора при высоком напряжении.
Ответьте на вопросы:
1. Какова природа тока в металлах?
2. Как образуются носители зарядов в электролитах?
3. Что такое электролиз? Что называют электрохимическим эквивалентом вещества?
4. В чем состоит закон Фарадея? Что такое гальванопластика?
5. Как возникает электрический ток в газах? В чем отличие самостоятельного и
несамостоятельного разряда в газах?
6. Что такое термоэлектронная эмиссия?
7. Объясните собственную проводимость полупроводников. Какие примеси называют
донорными, какие – акцепторными? Как устроен и действует полупроводниковый диод?
Транзистор?
Примеры решения задач:
Задача №1. Линия длиной l=100м из медного провода (  =1,7·10¯²Oм · мм²/м.) с сечением
S=25мм² соединяет генератор с электродвигателем. Сила тока в цепи I=40A, а напряжение на
клеммах электродвигателя U=220B. Найдите мощность электродвигателя, мощность потерь
в линии, напряжение на клеммах генератора. Учесть, что линия двухпроводная.
Решение: Мощность электродвигателя Pдв=I·Uдв=40A·220B=8800Bт.
Мощность потерь в линии  Pпр=I²·R=I²l  /S=40²A²·0,017Ом ·м·200м/25м²=220Вт.
Полная мощность (мощность генератора) : Рдв +  Рпр= 8800Вт + 220Вт = 9020Вт.
Напряжение на клеммах генератора Uген =Р/I=9020Вт/40А=225В.
Задача №2. Амперметр со шкалой на Iа=5A требуется измерить силу тока I=20A. Определите
сопротивление шунта Rш, если сопротивление обмотки амперметра Rа=0,1 Ом.
Решение: Определим, во сколько раз измеряемая сила тока больше силы тока в амперметре:
n=I/Iа=20А/5А=4. Найдем сопротивление шунта: Rш =Rа/ n–1= 0,1 Ом/ 4 – 1 =0,03 Ом.
Задача №3. Найдите добавочное сопротивление к вольтметру, рассчитанному на напряжение
Uв = 20В, если необходимо измерить напряжение U=220B; сопротивление вольтметра
Rв=0,5кОм.
Решение: Определим, во сколько необходимо расширить шкалу измерения вольтметра:
n=U/Uв; n=220B/20B=11. Зная n, найдем добавочное сопротивление, необходимое для
расширения шкалы вольтметра:
Rд =Rв(n –1); Rд= 500 Ом( 11 – 1) =500 Ом• 10 =5 кОм.
Задача №4. Генератор тока с ЭДС, равной 60В, имеет внутреннее сопротивление 20 Ом. Как
изменяется напряжение на зажимах генератора при увеличении сопротивления нагрузки от
80 до 180 Ом?
Решение: По закону Ома для полной цепи определим силу тока в цепи: I=  /R + r; при
сопротивлении нагрузки R =80 Ом сила тока равна : I= 60В/ 20 Ом + 80 Ом = 0,6 А.
Напряжение на зажимах генератора U = 0,6 А•80Oм = 48 В.
При сопротивлении нагрузки R=180 Ом сила тока равна I=60B/20 Oм+180 Ом= 0,3 А;
U=0,3 A•180 Oм=54B. При увеличении сопротивления нагрузки увеличивается полезное
напряжение на зажимах источника и уменьшаются потери напряжения внутри генератора.
Задача №4. Генератор с ЭДС 60 В и внутренним сопротивлением r=0,5 Ом соединен с
нагрузкой, сопротивление которой Rн= 23 Ом. Подводящие провода имеют сопротивление
Rпр = 1,5 Ом. Определите силу тока в цепи; напряжение на зажимах генератора; ток
короткого замыкания.
Решение: Запишем закон Ома для полной цепи и найдем силу тока I=  / Rн + Rпр + r;
I=60B/(23+1,M+0,5)Oм=2,4A;
Определим напряжение на нагрузке: Uн= I·Rн= 2,4·23 Ом= 55,2 В;
Вычислим напряжение на проводах: Uпр= I·Rпр; Uпр= 2,4A ·1,5 Ом= 3,6 В;
Так как напряжение на зажимах генератора равно сумме падений напряжений на внешней
цепи, то оно равно: Uз.г.= Uн + Uпр= 55.2 В+ 3,6 В= 58,8В; найдем ток короткого
замыкания: Iк.з.=  /r =60В/ 0,5 Ом= 120А.
Задача №5. Как надо соединить два одинаковых аккумулятора (  = 1,5 В; r = 0,5 Ом) при
внешней нагрузке, сопротивление которой R=4 Ом, чтобы получить наибольшую силу тока?
Решение: При последовательном соединении аккумуляторов сила тока равна: I=2  / R+ 2r;
I= 3В/ (1 + 4) Ом= 0,6А; а при последовательном соединении I=  / R+ г|2;
I= 1,5В/ (0,25+4)Ом= 0,4 А. В случае R>r для получения наибольшей силы тока
целесообразно соединить аккумуляторы последовательно.
Задача №6. Элемент с внутренним сопротивлением 4 Ом и ЭДС 12 В замкнут проводником
с сопротивлением 8 Ом. Какое количество теплоты будет выделяться во внешней части цепи
за 1с?
Решение: По закону Джоуля – Ленца количество теплоты, которое выделяется за время t,
равно: Q = I²rt; тогда количество теплоты, выделяющееся во внешней части цепи за 1с,
равно: Q/t = I²R; по закону Ома для полной цепи: I =  / R+r
Или Q/t =  ²R/(R+r)²=12²•8/(8+4)²=8Дж/c.
Задача №7. Найти КПД источника тока с внутренним сопротивлением 0,1 Ом, если он
работает на нагрузку сопротивлением 1,5 Ом.
Решение: По определению КПД =Nn/Nз•100%, где Nn–полезная мощность, выделяющаяся
во внешней части цепи; Nз –затраченная мощность, выделяющаяся во всей замкнутой цепи.
Nn = I²R; Nз = I(R+r); КПД = I²R/I²(R+r)=R/R+r; то КПД =1,5•100%/1,5+0,1=94%.
Задача №8. Определите толщину слоя меди, выделившейся за 5ч при электролизе медного
купороса, если плотность тока 80А/м².
Решение: Плотность тока j=I/S; где S–площадь сечения проводящей части электролита.
Согласно закону Фарадея масса выделившейся на электролите меди m = k·I·t. Массу меди
можно определить также, зная плотность меди и объем: m=  ·V=h·S·  ; где h– толщина
слоя меди; S–площадь поверхности электролита, покрытого слоем меди. Приравнивая
выражения для массы меди, определим толщину слоя выделившейся меди. Учитывая
также, что сила тока I = j·S, получим: k·I·t = h·S·  откуда h=k·I·t/ S·  или
h=k·j·t/  = 0,53мкм.
Задача №9.Почему опасно дотрагиваться до проводов с током мокрыми руками?
Ответ: Влага на руках содержит соли, которые при диссоциации образуют ионы,
вследствие чего раствор приобретает хорошую электропроводность.
Решите задачи:
№1083Т. Почему говорят, что молния может находить зарытые под землей клады?
№1084Т. Почему у альпинистов существует правило: ночуешь высоко в горах, все
металлические предметы собери и положи отдельно подальше от лагеря?
№782Р. Найти силу тока в стальном проводнике длиной 10м и сечением 2мм², на который
подано напряжение 12мВ?
Ответ: 20мА.
№815Р. На одной лампочке написано 40Вт, 220В, а на другой – 100Вт, 220В. Сравнить
мощности этих лампочек при последовательном включении.
№819Р. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380В и потребляет
силу тока 20А. Каков КПД установки, если груз массой 1т кран поднимает на высоту 19м за
50с?
Ответ: КПД=50%.
№823Р. К источнику ЭДС 12В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат,
сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.
Ответ: 2А; 10В.
№825Р. При подключении лампочки к батарее элементов с ЭДС 4,5 В вольтметр показал
напряжение на лампочке 4В, а амперметр – силу тока 0,25А. Каково внутреннее
сопротивление батареи?
Ответ: 2 Ом.
№828Р. В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС 1,1 В, идет
ток 0,5 А. Какова сила тока при коротком замыкании элемента?
Ответ: 5,5 А.
№846Р. Сколько времени длилось никелирование, если на изделии осел слой никеля массой
1,8г? Сила тока 2А.
Ответ: 50мин.
№855Р. Деталь надо покрыть слоем хрома толщиной 50мкм. Сколько времени потребуется
для покрытия, если норма плотности тока j = I/S при хромировании 2кА/м²? Плотность
 =7200кг/м³.
хрома
Ответ: 16,7мин.
Зачет №5 по главе «Магнитное поле» (Апрель).
Важно усвоить, что является источником магнитного поля, как обнаруживается то поле, как
определяется направление магнитного поля с помощью рамки с током.
Важно знать основную характеристику магнитного поля – вектор магнитной индукции.
Каков физический смысл единицы магнитной индукции 1 Тл?
Что нужно знать и уметь:
1. Магнитное поле и его свойства;
2. Правила, определяющие направление магнитного поля: а) правило обхвата правой руки;
б) правило буравчика для прямого проводника с током; в) правило буравчика для круглого
проводника с током; г) правило соленоида.
3. Знать понятия: а) модуль вектора магнитной индукции; магнитный поток; закон Ампера и
правило левой руки; Сила Лоренца и правило; б) явление электромагнитной индукции; закон
ЭДС; самоиндукция; индуктивность контура.
Примеры решения задач:
Задача №1. В каком месте Земли магнитная стрелка обоими концами показывает на юг?
Ответ: На северном географическом полюсе.
Задача №2. Почему стальные оконные решетки с течением времени намагничиваются?
Ответ: Намагничивание железных вертикальных предметов в магнитном поле Земли
доказывает, что индукция этого поля имеет вертикальную составляющую.
Задача №3. Почему иногда недалеко от места удара молнии могут расплавиться
предохранители в осветительной сети и повредиться чувствительные электроизмерительные
приборы?
Ответ: Магнитное поле молнии индуцирует в проводниках электроизмерительных приборов
сильные направленные токи, которые повреждают приборы. Эти же токи плавят
предохранители в осветительной сети.
Задача №4. Определите модуль силы Ампера, действующей на прямой проводник с током
длиной 20см в магнитном поле с индукцией В=0,02 Тл, если угол между вектором индукции
и направлением тока равен  =90º. Сила тока I=0,5A.
Решение: Модуль силы Ампера найдем по формуле: Fа= ВIlsin  ; sin 90º=1;
Fa=0,02Тл·0,5A·0,2м·1=0,002Н.
Задача №5. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 100мТл
перпендикулярно линиям магнитной индукции. Его скорость равна  =1,6Мм/с. Определить
радиус окружности, по которой движется электрон.
Решение: В магнитном поле на движущийся заряд действует сила Лоренца:
Fл=Bq  sin  . Сила Лоренца зависит от модуля скорости частицы и магнитной индукции
поля. Так как вектор скорости электрона перпендикулярен вектору магнитной индукции, то
скорость не изменяется по модулю. Не будет меняться и модуль силы Лоренца,
действующей под прямым углом к скорости в однородном магнитном поле. Следовательно,
под действием силы Лоренца электрон будет двигаться по окружности радиуса r. Определим
этот радиус. Согласно второму закону Ньютона Fл =ma
B|q|  =m  ²/r; Отсюда радиус окружности r=m  /|q|B. Подставляя значение массы электрона,
заряда электрона, скорость и индукцию магнитного поля, получим: r=9,1cм.
Задача№6. Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 18см и 5см расположена в
однородном магнитном поле перпендикулярно к силовым линиям. Определить индукцию
этого поля, если при его исчезновении за 0,015с в рамке наводится средняя ЭДС 4,5мВ.
Решение: Воспользуемся законом электромагнитной индукции:  =-  Ф/  t; где
 Ф=  ВScos  ;
Подставим это выражение в закон электромагнитной индукции, учитывая, что знак «минус»
показывает, что возникающая ЭДС индукции препятствует исчезновению поля.
|  |=  BScos  /  t, отсюда  B=  t·  /ab=7,5мТл.
Задача №7. Прямоугольный проводник длиной 86см движется со скоростью 14м/с в
однородном магнитном поле с индукцией 0,025 Тл. Определить угол между векторами
индукции поля и скорости, если в проводнике индуцируется ЭДС 0,12В.
Решение: ЭДС индукции в движущемся проводнике можно определить
 =Вl  sin  ; отсюда sin  =|  | /Вl  ; отсюда  =arcsin0,12/2,5·0,01·14·0,86=23,5°.
Решите задачи:
№883Р. Максимальный вращающий момент, действующий на рамку площадью 1см²,
находящуюся в магнитном поле, равен 2мкН·м. Сила тока, текущего в рамке, 0,5А. Найти
индукцию магнитного поля.
Ответ: 0,04 Тл.
№886Р. Магнитный поток внутри контура, площадь поперечного сечения которого 60см²,
равен 0,3мВб. Найти индукцию поля внутри контура. Поле считать однородным.
Ответ: 50мТл.
№891Р. С какой силой действует магнитное поле с индукцией 10мТл на проводник, в
котором сила тока 50А, если длина активной части проводника 0,1м? Поле и ток взаимно
перпендикулярны.
Ответ: 50мН.
№897Р. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10Мм/с в магнитном
поле с индукцией 0,2Тл перпендикулярно линиям индукции?
Ответ: 0,32пФ.
№917Р. За 5мс в соленоиде, содержащем 500витков провода, магнитный поток равномерно
убывает с7 до 9мВб. Найти ЭДС индукции в соленоиде.
Ответ: 400В.
№925Р. Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на
2А в течении 0.25с возбуждает ЭДС самоиндукции 20мВ.
Ответ: 2,5мГн.
№932Р. Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя с индуктивностью 0,5Гн, чтобы
энергия поля оказалась равной 1Дж?
Ответ: 2А.
Литература:
1. Физика-11класс, Москва, «Просвещение» 2009г, Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев;
2. « Задание по физике для учащихся вечерней школы», «Просвещение», 1987г.; А. Е.
Марон;
3. « Тезаурус курса физики средней школы» В.Ф. Башарин, Ш. А. Горбушин, Ижевск,
2000г.
4. «Качественные задачи по физике» М.Е. Тульчинский, « Просвещение», 1982г.
5. Сборник задач по физике» А. П. Рымкевич, «Просвещение», 1987г.